建筑防火和火災自動報警統設計探討

1前言

建筑消防設計是一項與現行消防法規(guī)聯系緊密、政策性很強，技術性復雜的設計工作在建筑物消防及火災自動報警系統的設計中，在嚴格執(zhí)行現行國家有關標準及規(guī)范的基礎上，還應結合建筑物的特點、功能及國內外消防技術和產品的發(fā)展動向，進一步完善現行國家有關標準及規(guī)范欠明確或不完善的細節(jié)問題。北京消防檢測維保公司關于建筑防火和火災自動報警統設計探討/文/鄭加良

2建筑防火設計規(guī)范要求

目前我國與建筑消防有關的設計規(guī)范主要有《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045—95以下簡稱“高規(guī)”)《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ50016—2006以下簡稱“低規(guī)”)，《火災自動報警系統設計規(guī)范》(GB50116—98以下簡稱“報警規(guī)范”)、《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ／T1—92以下簡稱“電氣規(guī)范”)等。前三部是國家標準，后者是國家建設部發(fā)布的行業(yè)標準。四部規(guī)范對建筑中一二類建筑的劃分以及對火災報警與消防聯動控制系統的設置與要求總體來講是一致的，但從各自不同角度三部規(guī)范也各有側重，有所區(qū)別。在實際應用中國標是帶有強制性的，必須嚴格遵守，部標或行業(yè)標準應服從國標。

3公共建筑防火分區(qū)設計與計算

現在公共建筑主要消防設施有火災自動報警系統、消火栓系統、自動噴水滅火系統、雨淋系統、防煙排煙設施等。設置防火分區(qū)的目的是為了控制火災大面積蔓延，減少人員傷亡和財產損失。根據公共建筑的功能，確定最重要的消防安全目標是保證人員的生命安全。因此，針對防火分區(qū)擴大的問題，設計時應根據防火評估報告和項目實際情況從人員疏散、火災煙氣、火災蔓延等方面進行分析，以調整消防措施以達到可接受的消防安全水平。

3．1人員安全疏散分析

(1)設計目標。保證人員疏散的安全性，即建筑物中人員能夠在火災來臨之前到達安全地點。

(2)公共建筑安全判定準則(見表1)。所需安全疏散時間(RSET)小于可用安全疏散時間(ASET)。其中RSET為建筑中所有人員疏散至安全場所的時間。RSET由開始時間(Tstart)和行動時間構成(Taction)。ASET為火災發(fā)展到對人構成危險時間。煙氣是火災中影響人員疏散的最主要危險，一般以煙氣降下一定高度或濃度超標的時間作為ASET的控制指標。根據計算來確定RSET<ASET即滿足人員安全疏散要求。

表1有關設計參數的設定

3．2煙氣控制系統設計

(1)設計目標?？刂苹馂那闆r下煙氣的流動，為人員疏散和消防撲救提供較為安全的環(huán)境。

(2)煙氣控制系統達到要求的判定條件?；馂闹袩熀蜔岬挠绊懼苯幼饔门c人，會使人失去正常的行為能力，從而影響人員疏散。溫度、co濃度，能見度常常作為判斷人員是否能夠安全疏散的指標。依據國外資料，允許逃生的空氣溫度不應高于6o℃，允許逃生的co濃度不應高于500ppm，允許逃生煙氣能見度不應低于13In。同時，根據《民用建筑防排煙技術規(guī)程》進行排煙系統的核算。

  設計時一般采用CFD火災模擬軟件進行煙氣蔓延計算，同時合理組織現有排煙系統。根據可燃物的數量和布置形式，通過危險源辨識，選擇模擬30MW和10MW兩種火災規(guī)模，一層三個火災場景，二層兩個火災場景。根據《民用建筑防排煙技術規(guī)程》，著火房間清晰高度(火災煙氣層危險高度)h=1．6+0．1H，H為層高，一層h為2．8m，二層考慮看臺區(qū)最高處與地板及人員的平均高度，h取6m經計算，20min時耐受指標統計見表2、表3：表2一層地面2．8m高處

  以上結果表明：火災20min時，各項人員耐受指標沒有達到危險點，即ASET大于20min，人員疏散不會受到煙氣威脅。

4防火防煙分區(qū)建筑構造設計

公共建筑防火分區(qū)時應根據實際情況設計防煙分區(qū)，并設置自動噴淋滅火系統，每相鄰兩個防火分區(qū)均用防火墻及**防火門分隔，具體處理措施如下：

1)設在建筑內的設備用房，消防控制室均采用耐火極限不低2．0h的隔墻，1．5h的樓板和**防火門與其他部位隔開，管道井，排煙道，排氣道等豎向管道井，分別獨立設置，其井壁為耐火極限不低于1．Oh的不燃燒體，在每層樓板處用相當于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔，與其相連通的孑L洞用不燃燒材料填塞密實。

2)管道穿過隔墻、樓板時均采用不燃體材料，將其周圍的縫隙填塞密實。

3)建筑內部隔墻均砌至梁板底部且不留縫隙。

4)立面上窗檻墻高度均大于或等于0．8m。

5防火門窗設計要求

樓梯間疏散門，前室人El門，開向前室的戶門及住宅樓人戶門均為乙級防火門。消防控制室的門采用**防火門，消防泵房、配電間的門采用**防火門，管道井檢修門為丙級防火門，相鄰套房間窗間墻不足1．0m者設**防火窗。

6火災自動報警系統與消防聯動控制設計

6．1聯動控制設備

公共建筑的消防聯動控制設備對室內消火栓系統應控制消防水泵的啟、停，且應顯示啟泵按鈕的位置和顯示消防水泵的工作、故障狀態(tài)。此外，對消火栓設有消火栓按鈕等電氣裝置，其電氣裝置的工作部位也應顯示消防水泵的工作狀態(tài)(即設置?肖防水泵的工作指示燈)。消防聯動控制設備控制著消防水泵，自動噴淋和水噴霧滅火系統的啟、停，且顯示水泵的工作、故障狀態(tài)和顯示水流指示器、報警閥、安全信號閥的工作狀態(tài)。此外，對水池水箱的水位也應進行顯示監(jiān)測；為防止檢修造成信號閥被關閉造成不必要的損失，應采用帶電氣信號轉換的控制信號閥進行顯示監(jiān)測系統的控制信號閥之開啟狀態(tài)。

6．2消防設備控制

消防水泵(包括消火栓泵、噴淋泵)是滅火手段中的重要設施，對?肖火栓系統而言，根據“高規(guī)”的要求，在消火栓處應能直接啟動消火栓泵。根據“報警規(guī)范”的要求，在消防控制室處也應能手動控制消火栓泵的啟、停。這兩部規(guī)范從各自不同角度提出要求。此外，在水泵房?肖火栓泵附近還有一個控制箱直接控制水泵電機開啟停，這樣消火栓泵的啟動就有三處地方可控制，因此，設計時存在這樣兩個問題，一是消火栓泵的控制權，二是?肖火栓泵的啟動方式。

消火栓泵的啟動控制權即是消防中心控制室、?肖火栓動作按鈕與泵房控制箱的主從控制關系。一般來講應以消防控制室為主。目前很多大廈消火栓的控制方式是在泵房控制柜上設置手動、自動轉換開關，通常情況下置于自動位置。這樣設置有一個好處，就是一旦自動控制失效，工作人員可在水泵房將轉換開關打到手動位置，直接啟動?肖防泵，且就地維修也很方便。但是，這樣一來，將會帶來負面影響。在水泵房設置轉換開關，容易引起人為的操作失誤，因為一般情況下泵房是無人值班的，萬一工作人員或其他人員將開關置于手動位置，而消防中心未能及時發(fā)現，就會出現重大的消防隱患(此時?削中心和消火栓按鈕均無法啟動消防泵)。為了有效解決以上矛盾，在實際設計中，消防控制室的手動啟停按鈕可不經過泵房設置的轉換開關，而直接啟動消防泵，這樣一來既能解決直接啟動問題，又便于?肖防中心統一監(jiān)控。

消防控制室與消防火栓動作按鈕啟動關系與?肖火栓泵的啟動形式有關。消火栓泵的啟動方式一般分為兩種，**種啟動方式是在總線制聯控方式下，消火栓動作按鈕的啟動可通過設在消火栓旁的聯動接El模塊將其要求的啟動信號送至消防控制室控制臺，再從此處輸出使消火栓啟動的開關量觸點。第二種啟動方式是直接將消火栓動作按鈕的開關量觸點輸出到消火栓泵啟動箱。這兩種啟動方式在實際設計中都可以運用，前一種方式接線省，但需在總線制下，對消火栓聯動模塊進行地址編碼編程來達到監(jiān)測大量消火栓的目的。后一種啟動方式簡單可靠，但還需要把消火栓動作信號返給消防控制室。在具體設計中可根據實際工程規(guī)模大小來選用，工程規(guī)模大、建筑形式復雜可采用前一種啟動方式，規(guī)模小可采用后一種啟動方式，公共建筑一般采用前一種啟動方式。

噴淋泵的自動啟動是通過各保護區(qū)的管網噴嘴玻璃球高溫下爆碎，引起管網水流流動，從而聯動報警閥壓力開關動作，達到自啟動噴淋泵的目的。通過水流指示器聯動模塊或報警閥壓力開關引線至控制室，消防控制室能準確反映其動作信號，同時控制室應能直立控制噴淋泵啟停。

6．3防火閥、排煙閥的控制及返回信號、

根據“報警規(guī)范”的要求，消防水泵啟動后要返回其工作的信號，有兩種做法。其一是取電路信號即接觸器的合閘輔助接點，其二是取物理量信號即取供水管網上的水流壓力傳感器，后者目前使用較少。關于故障信號的返回，電源斷電故障信號的反應比較清楚。其它故障信號的反應，“報警規(guī)范”、“電氣規(guī)范”都沒有明確說明。比如消防水泵過負荷故障信號應該反應到消防控制室，但具體如何反應是在設計中應考慮的一個問題。

“報警規(guī)范”要求在消防控制室能夠關閉防火閥。在實際工程設計中，通常選用的是易熔環(huán)熔斷的防火閥，建議將防火閥做成電磁閥的形式，至于信號返回是一對一返回還是組返回要視具體工程情況來定。

“報警規(guī)范”也要求在消防控制室能夠啟動排煙閥。以何種方式啟動排煙閥也值得探討。所有的排煙閥都可裝上編碼接口駁動模塊，由消防控制室聯動控制器來達到控制啟動排煙閥的目的。其次還可由就近的感煙探測器組成的控制線路啟動即可，消防控制室只接收其工作后返回的信號。如要求先打開著火層排煙閥，再打開屋頂排煙機，這種情況下采用后一種做法較妥。

7結語

綜上所述，公共建筑由于涉及公共安全問題在設計時特別是消防設計時尤其應慎重，在設計前，應認真根據防火評估分析報告和工程實際情況進行科學合理的細部計算驗證，從而從設計上保障建筑物消防設施符合設計要求防患于未然，以滿足公共建筑消防安全需求。北京消電檢公司之建筑防火和火災自動報警統設計探討/作者/鄭加良